Wydaje się jasne, że zimna woda zamarza szybciej niż gorąca, ponieważ w tych samych warunkach gorąca woda stygnie, a następnie zamarza. Jednak tysiące lat obserwacji, a także nowoczesne eksperymenty pokazał, że prawdziwe jest również odwrotność: pod pewnymi warunkami gorąca woda zamarza szybciej niż zimno. Kanał naukowy Scientium wyjaśnia to zjawisko:

Jak wyjaśniono na powyższym filmie, zjawisko polegające na tym, że gorąca woda zamarza szybciej niż zimna, znane jest jako efekt Mpemby, nazwany na cześć Erasto Mpemby, studenta z Tanzanii, który w 1963 r. wyprodukował lody w ramach szkolny projekt. Uczniowie musieli zagotować mieszankę śmietany i cukru, ostudzić, a następnie włożyć do zamrażarki.

Zamiast tego Erasto natychmiast ustawił swoją miksturę na gorąco, nie czekając, aż ostygnie. W rezultacie po 1,5 godziny jego mikstura była już zamrożona, ale mikstury innych uczniów nie. Zaintrygowany tym zjawiskiem, Mpemba zaczął studiować ten problem z profesorem fizyki Denisem Osborne, aw 1969 opublikowali artykuł mówiący, że ciepła woda zamarza szybciej niż zimna. Było to pierwsze tego rodzaju recenzowane badanie, ale samo zjawisko jest wspominane w pismach Arystotelesa z IV wieku p.n.e. mi. Francis Bacon i Descartes również zauważyli to zjawisko w swoich badaniach.

Film zawiera kilka opcji wyjaśnienia tego, co się dzieje:

1. Mróz jest dielektrykiem, dlatego mroźna zimna woda lepiej magazynuje ciepło niż ciepłe szkło, które w kontakcie z nim topi lód.
2. Zimna woda zawiera więcej rozpuszczonych gazów niż ciepła woda, a naukowcy spekulują, że może to mieć wpływ na tempo chłodzenia, chociaż nie jest jeszcze jasne, w jaki sposób.
3. Gorąca woda traci więcej cząsteczek wody poprzez parowanie, pozostawiając mniej do zamrożenia
4. Ciepła woda może szybciej schłodzić się dzięki zwiększonym prądom konwekcyjnym. Prądy te występują, ponieważ woda w szkle najpierw ochładza się na powierzchni i bokach, powodując opadanie zimnej wody i podnoszenie się wody gorącej. W ciepłym szkle prądy konwekcyjne są bardziej aktywne, co może wpływać na szybkość chłodzenia.

Jednak w 2016 roku przeprowadzono dokładnie kontrolowane badanie, które wykazało coś przeciwnego: gorąca woda zamarzała znacznie wolniej niż zimna. Jednocześnie naukowcy zauważyli, że zmiana położenia termopary – urządzenia określającego różnice temperatur – o zaledwie centymetr prowadzi do pojawienia się efektu Mpemby. Badania innych podobnych prac wykazały, że we wszystkich przypadkach, w których zaobserwowano ten efekt, nastąpiło przesunięcie termopary w granicach centymetra.

W starej dobrej formule H 2 O wydawałoby się, że nie ma tajemnic. Ale w rzeczywistości woda - źródło życia i najsłynniejsza ciecz na świecie - jest pełna tajemnic, których czasami nawet naukowcy nie potrafią rozwiązać.

Oto 5 najbardziej interesujące fakty o wodzie:

1. Gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda

Weź dwa pojemniki z wodą: wlej gorącą wodę do jednego, a zimną do drugiego i umieść je w zamrażarce. Gorąca woda zamarznie szybciej niż zimna, chociaż logicznie rzecz biorąc, zimna woda powinna najpierw zamienić się w lód: w końcu gorąca woda musi najpierw schłodzić się do zimnej temperatury, a potem zamienić się w lód, podczas gdy zimna woda nie musi stygnąć. Dlaczego to się dzieje?

W 1963 r. Erasto B. Mpemba, uczeń liceum Liceum w Tanzanii podczas zamrażania przygotowanej mieszanki lodowej zauważyłam, że gorąca mieszanka zamarza w zamrażarka szybciej niż zimno. Kiedy młody człowiek podzielił się swoim odkryciem z nauczycielem fizyki, tylko się z niego śmiał. Na szczęście uczeń był wytrwały i przekonał nauczyciela do przeprowadzenia eksperymentu, który potwierdził jego odkrycie: w pewnych warunkach gorąca woda naprawdę zamarza szybciej niż zimna.

Teraz to zjawisko zamarzania gorącej wody szybciej niż zimnej wody nazywa się efektem Mpemby. To prawda, na długo przed tym unikalna nieruchomość wodę odnotowali Arystoteles, Francis Bacon i Rene Descartes.

Naukowcy nie do końca rozumieją naturę tego zjawiska, tłumacząc je albo różnicą w hipotermii, parowaniu, tworzeniu się lodu, konwekcji, albo wpływem skroplonych gazów na gorącą i zimną wodę.

Uwaga od Х.RU do tematu "Gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda".

Ponieważ kwestie chłodzenia są nam bliższe lodówkom, pozwolimy sobie głębiej zagłębić się w istotę tego problemu i wydać dwie opinie na temat natury takiego tajemnicze zjawisko.

1. Naukowiec z University of Washington przedstawił wyjaśnienie tajemniczego zjawiska znanego od czasów Arystotelesa: dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna.

Zjawisko zwane efektem Mpemby znajduje szerokie zastosowanie w praktyce. Na przykład eksperci zalecają kierowcom, aby zimą wlewali do zbiornika spryskiwacza zimną, a nie gorącą wodę. Ale co leży u podstaw tego zjawiska? długi czas pozostał nieznany.

Dr Jonathan Katz z University of Washington zbadał to zjawisko i doszedł do wniosku, że ważną rolę w nim odgrywają substancje rozpuszczone w wodzie, które wytrącają się po podgrzaniu, donosi EurekAlert.

Pod rozpuszczone substancje dr Katz odnosi się do wodorowęglanów wapnia i magnezu znajdujących się w twardej wodzie. Podczas podgrzewania wody substancje te wytrącają się, tworząc kamień na ściankach czajnika. Woda, która nigdy nie była podgrzewana, zawiera te zanieczyszczenia. Gdy zamarza i tworzą się kryształki lodu, stężenie zanieczyszczeń w wodzie wzrasta 50-krotnie. To obniża temperaturę zamarzania wody. „A teraz woda musi ostygnąć, aby zamarznąć” – wyjaśnia dr Katz.

Jest jeszcze drugi powód, który zapobiega zamarzaniu nieogrzewanej wody. Obniżenie temperatury zamarzania wody zmniejsza różnicę temperatur między fazą stałą i ciekłą. „Ponieważ tempo, w jakim woda traci ciepło, zależy od tej różnicy temperatur, woda, która nie została podgrzana, ma mniejsze szanse na ochłodzenie” – mówi dr Katz.

Według naukowca jego teorię można przetestować eksperymentalnie, ponieważ. efekt Mpemby staje się bardziej wyraźny w przypadku twardszej wody.

2. Tlen plus wodór plus zimno tworzą lód. Na pierwszy rzut oka ta przezroczysta substancja wydaje się bardzo prosta. W rzeczywistości lód jest pełen wielu tajemnic. Lód stworzony przez afrykańskiego Erasto Mpembę nie myślał o chwale. Dni były gorące. On chciał lód owocowy. Wziął karton soku i włożył go do zamrażarki. Zrobił to więcej niż raz i dlatego zauważył, że sok zamarza szczególnie szybko, jeśli wcześniej trzymasz go na słońcu - po prostu go podgrzej! To dziwne, pomyślał uczeń z Tanzanii, który działał wbrew mądrości tego świata. Czy to możliwe, że żeby płyn szybciej zamienił się w lód, trzeba go najpierw… podgrzać? Młody człowiek był tak zaskoczony, że podzielił się swoimi domysłami z nauczycielem. Zgłosił tę ciekawość w prasie.

Ta historia wydarzyła się w latach 60. XX wieku. Teraz "efekt Mpemby" jest dobrze znany naukowcom. Ale przez długi czas to pozornie proste zjawisko pozostawało tajemnicą. Dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna?

Dopiero w 1996 roku fizyk David Auerbach znalazł rozwiązanie. Aby odpowiedzieć na to pytanie, przez cały rok prowadził eksperyment: podgrzewał wodę w szklance i ponownie ją schładzał. Więc czego się dowiedział? Po podgrzaniu pęcherzyki powietrza rozpuszczone w wodzie odparowują. Woda pozbawiona gazów łatwiej zamarza na ściankach naczynia. „Oczywiście woda z dużą zawartością powietrza również zamarznie”, mówi Auerbach, „ale nie przy zerowej temperaturze, tylko przy minus czterech do sześciu stopni”. Oczywiście będziesz musiał poczekać dłużej. Tak więc gorąca woda zamarza przed zimną, jest to fakt naukowy.

Prawie nie ma substancji, która pojawiłaby się na naszych oczach z taką samą łatwością jak lód. Składa się wyłącznie z cząsteczek wody - czyli cząsteczek elementarnych zawierających dwa atomy wodoru i jeden tlen. Jednak lód jest prawdopodobnie najbardziej tajemniczą substancją we wszechświecie. Naukowcom nie udało się dotychczas wyjaśnić niektórych jego właściwości.

2. Przechłodzenie i „szybkie” zamrażanie

Wszyscy wiedzą, że woda zawsze zamienia się w lód, gdy ostygnie do 0 °C... z wyjątkiem niektórych przypadków! Takim przypadkiem jest na przykład „przechłodzenie”, które jest właściwością bardzo czysta woda pozostają płynne, nawet gdy są schłodzone poniżej zera. Zjawisko to jest możliwe dzięki temu, że Środowisko nie zawiera centrów ani zarodków krystalizacji, które mogłyby wywołać powstawanie kryształków lodu. Dzięki temu woda pozostaje w postaci płynnej nawet po schłodzeniu do temperatur poniżej zera stopni Celsjusza. Proces krystalizacji mogą być wywołane np. przez pęcherzyki gazu, zanieczyszczenia (zanieczyszczenia), nierówna powierzchnia pojemniki. Bez nich woda pozostanie w stan ciekły. Gdy rozpocznie się proces krystalizacji, możesz obserwować, jak super schłodzona woda natychmiast zamienia się w lód.

Obejrzyj wideo (2 901 Kb, 60 c) Phila Mediny (www.mrsciguy.com) i przekonaj się sam >>

Komentarz. Przegrzana woda również pozostaje płynna nawet po podgrzaniu powyżej temperatury wrzenia.

3. Woda "szklana"

Szybko i bez wahania podaj ile różnych stanów ma woda?

Jeśli odpowiedziałeś na trzy (stałe, płynne, gazowe), to się mylisz. Naukowcy rozróżniają co najmniej 5 różnych stanów wody w postaci płynnej i 14 stanów lodu.

Pamiętasz rozmowę o super schłodzonej wodzie? Tak więc bez względu na to, co robisz, w temperaturze -38 ° C nawet najczystsza super schłodzona woda nagle zamienia się w lód. Co dzieje się z dalszym spadkiem

temperatura? W temperaturze -120 °C coś dziwnego zaczyna się dziać z wodą: staje się bardzo lepka lub lepka, jak melasa, a przy temperaturach poniżej -135 °C zmienia się w „szklistą” lub „szklistą” wodę - solidny, który nie ma struktury krystalicznej.

4. właściwości kwantowe woda

Na poziomie molekularnym woda jest jeszcze bardziej niesamowita. W 1995 roku naukowcy przeprowadzili eksperyment z rozpraszaniem neutronów, co dało nieoczekiwany wynik: fizycy odkryli, że neutrony wycelowane w cząsteczki wody „widzą” 25% mniej protonów wodoru niż oczekiwano.

Okazało się, że przy prędkości jednej attosekundy (10 -18 sekund) niezwykły efekt kwantowy, oraz wzór chemiczny woda zamiast zwykłej - H 2 O, staje się H 1,5 O!

5. Czy woda ma pamięć?

Homeopatia, alternatywa dla medycyny konwencjonalnej, twierdzi, że rozcieńczony roztwór produkt leczniczy może zapewnić efekt uzdrawiający na organizm, nawet jeśli współczynnik rozcieńczenia jest tak duży, że w roztworze nie pozostaje nic poza cząsteczkami wody. Zwolennicy homeopatii wyjaśniają ten paradoks koncepcją zwaną „pamięcią wody”, zgodnie z którą woda na poziomie molekularnym ma „pamięć” substancji po rozpuszczeniu w niej i zachowuje właściwości roztworu o pierwotnym stężeniu po niedługim czasie. pozostaje w nim pojedyncza cząsteczka składnika.

Międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez profesor Madeleine Ennis z Queen's University w Belfaście, który skrytykował zasady homeopatii, przeprowadził w 2002 roku eksperyment, aby raz na zawsze obalić tę koncepcję. Wynik był odwrotny. Po czym naukowcy powiedzieli, że byli w stanie udowodnić prawdziwość działania „pamięci wody”. Jednak eksperymenty prowadzone pod okiem niezależnych ekspertów nie przyniosły rezultatów. Spory o istnienie zjawiska „pamięci wody” trwają.

Woda ma wiele innych niezwykłe właściwości których nie omówiliśmy w tym artykule.

Literatura.

1. 5 naprawdę dziwnych rzeczy o wodzie / http://www.neatorama.com.
2. Tajemnica wody: powstała teoria efektu Arystotelesa-Mpemby / http://www.o8ode.ru.
3. Nepomniachtchi N.N. Tajniki przyroda nieożywiona. Najbardziej tajemnicza substancja we wszechświecie / http://www.bibliotekar.ru.

To prawda, choć brzmi to niewiarygodnie, ponieważ w procesie zamrażania podgrzana woda musi przekraczać temperaturę wody zimnej. Tymczasem ten efekt jest szeroko stosowany, np. lodowiska i zjeżdżalnie są wypełnione gorącą wodą zimą, a nie zimna woda. Eksperci zalecają kierowcom, aby zimą wlewali do zbiornika spryskiwacza raczej zimną niż gorącą wodę. Paradoks znany jest na całym świecie jako „efekt Mpemby”.

O zjawisku tym wspominali swego czasu Arystoteles, Francis Bacon i Rene Descartes, ale dopiero w 1963 roku profesorowie fizyki zwrócili na nie uwagę i podjęli próbę jego zbadania. Wszystko zaczęło się, gdy tanzański uczeń Erasto Mpemba zauważył, że słodzone mleko, którego używał do robienia lodów, krzepło szybciej, jeśli zostało podgrzane, i zasugerował, że gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. Zwrócił się do nauczyciela fizyki o wyjaśnienie, ale tylko śmiał się ze studenta, mówiąc: „To nie jest fizyka świata, ale fizyka Mpemby”.

Na szczęście Dennis Osborn, profesor fizyki z Uniwersytetu Dar es Salaam, odwiedził kiedyś szkołę. A Mpemba zwrócił się do niego z tym samym pytaniem. Profesor był mniej sceptyczny, powiedział, że nie potrafi ocenić tego, czego nigdy nie widział, a po powrocie do domu poprosił personel o przeprowadzenie odpowiednich eksperymentów. Wygląda na to, że potwierdzili słowa chłopca. W każdym razie w 1969 roku Osborne mówił o współpracy z Mpembą w magazynie „Inż. FizykaEdukacja”. W tym samym roku George Kell z Canadian National rada naukowa opublikował artykuł opisujący to zjawisko w języku angielskim. amerykańskiDziennikzFizyka».

Istnieje kilka możliwych wyjaśnień tego paradoksu:

• Gorąca woda odparowuje szybciej, dzięki czemu zmniejsza się jej objętość, a mniejsza objętość wody o tej samej temperaturze szybciej zamarza. W hermetycznych pojemnikach zimna woda powinna zamarzać szybciej.
• Obecność podszewki śnieżnej. pojemnik z gorąca woda topi śnieg pod spodem, poprawiając w ten sposób kontakt termiczny z powierzchnią chłodzącą. Zimna woda nie topi pod nią śniegu. Bez podszewki śnieżnej pojemnik na zimną wodę powinien zamarzać szybciej.
• Zimna woda zaczyna zamarzać od góry, pogarszając tym samym procesy promieniowania i konwekcji ciepła, a co za tym idzie utratę ciepła, natomiast gorąca woda zaczyna zamarzać od dołu. Przy dodatkowym mechanicznym mieszaniu wody w pojemnikach zimna woda powinna szybciej zamarzać.
• Obecność centrów krystalizacji w schłodzonej wodzie - rozpuszczonych w niej substancji. Przy niewielkiej liczbie takich ośrodków w zimnej wodzie przemiana wody w lód jest trudna, a nawet jej przechłodzenie jest możliwe, gdy pozostaje ona w stanie ciekłym, o temperaturze poniżej zera.

Niedawno opublikowano inne wyjaśnienie. Dr Jonathan Katz z University of Washington zbadał to zjawisko i doszedł do wniosku, że substancje rozpuszczone w wodzie odgrywają ważną rolę i wytrącają się po podgrzaniu.
Przez substancje rozpuszczone dr Katz rozumie wodorowęglany wapnia i magnezu znajdujące się w twardej wodzie. Gdy woda jest podgrzewana, substancje te wytrącają się, woda staje się „miękka”. Woda, która nigdy nie była podgrzana, zawiera te zanieczyszczenia i jest „twarda”. Gdy zamarza i tworzą się kryształki lodu, stężenie zanieczyszczeń w wodzie wzrasta 50-krotnie. To obniża temperaturę zamarzania wody.

To wyjaśnienie nie wydaje mi się przekonujące, ponieważ. nie wolno nam zapominać, że efekt stwierdzono w eksperymentach z lodami, a nie z twardą wodą. Najprawdopodobniej przyczyny tego zjawiska są termofizyczne, a nie chemiczne.

Jak dotąd nie otrzymano jednoznacznego wyjaśnienia paradoksu Mpemby. Muszę powiedzieć, że niektórzy naukowcy nie uważają tego paradoksu za godny uwagi. Jednak bardzo ciekawe jest to, że prosty uczeń zdobył uznanie dla efektu fizycznego i zyskał popularność dzięki swojej ciekawości i wytrwałości.

Dodano luty 2014

Notatka powstała w 2011 roku. Od tego czasu pojawiły się nowe badania nad efektem Mpemby i nowe próby jego wyjaśnienia. Tak więc w 2012 roku Królewskie Towarzystwo Chemiczne Wielkiej Brytanii ogłosiło Międzynarodowy Konkurs rozwikłać naukową tajemnicę „Efektu Mpemby” za pomocą fundusz nagród 1000 funtów. Termin wyznaczono na 30 lipca 2012 roku. Zwycięzcą został Nikola Bregovik z laboratorium Uniwersytetu w Zagrzebiu. Opublikował swoją pracę, w której przeanalizował wcześniejsze próby wyjaśnienia tego zjawiska i doszedł do wniosku, że nie są one przekonujące. Zaproponowany przez niego model opiera się na podstawowych właściwościach wody. Zainteresowani mogą znaleźć pracę na http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Na tym badania się nie skończyły. W 2013 roku fizycy z Singapuru teoretycznie udowodnili przyczynę efektu Mepemby. Pracę można znaleźć pod adresem http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Powiązane artykuły na stronie:

Inne artykuły sekcji

Uwagi:

Aleksiej Miszniew. , 06.10.2012 04:14

Dlaczego gorąca woda odparowuje szybciej? Naukowcy praktycznie udowodnili, że szklanka gorącej wody zamarza szybciej niż zimna. Naukowcy nie potrafią wyjaśnić tego zjawiska, ponieważ nie rozumieją istoty zjawisk: ciepła i zimna! Ciepło i zimno to odczucia fizyczne wywołane oddziaływaniem cząstek Materii, w formie przeciwsprężenia fal magnetycznych, które poruszają się od strony kosmosu i od środka Ziemi. Dlatego im większa różnica potencjałów tego napięcia magnetycznego, tym szybsza wymiana energii odbywa się metodą przeciwprzenikania jednej fali w drugą. To znaczy przez dyfuzję! W odpowiedzi na mój artykuł jeden z przeciwników pisze: 1) „..Gorąca woda odparowuje SZYBCIEJ, przez co jest jej mniej, więc szybciej zamarza” Pytanie! Jaka energia sprawia, że ​​woda szybciej odparowuje? 2) W moim artykule mówimy o szkle, a nie o drewnianym korycie, które przeciwnik przytacza jako kontrargument. Co jest nie tak! Odpowiadam na pytanie: „DLACZEGO POWODY PAROWANIA WODY W NATURZE?” Fale magnetyczne, które zawsze przemieszczają się ze środka Ziemi w kosmos, pokonując przeciwciśnienie fal kompresji magnetycznej (które zawsze przemieszczają się z kosmosu do środka Ziemi), jednocześnie rozpryskują cząsteczki wody, ponieważ poruszają się w kosmosie , zwiększają objętość. To znaczy, rozwiń! W przypadku pokonania magnetycznych fal ściskania, pary te ulegają ściśnięciu (kondensacji) i pod wpływem tych magnetycznych sił ściskania woda wraca do gruntu w postaci opadów! Z poważaniem! Aleksiej Miszniew. 6 października 2012 r.

Aleksiej Miszniew. , 06.10.2012 04:19

Czym jest temperatura. Temperatura to stopień naprężenia elektromagnetycznego fal magnetycznych z energią ściskania i rozszerzania. W przypadku stanu równowagi tych energii temperatura ciała lub substancji jest w stanie stabilnym. Jeśli stan równowagi tych energii zostanie zakłócony, w kierunku energii ekspansji, ciało lub substancja zwiększa objętość przestrzeni. W przypadku przekroczenia energii fal magnetycznych w kierunku kompresji, ciało lub substancja zmniejsza objętość przestrzeni. Stopień naprężenia elektromagnetycznego zależy od stopnia rozszerzania lub kurczenia się ciała odniesienia. Aleksiej Miszniew.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, mówisz o artykule, który przedstawia twoje przemyślenia na temat pojęcia temperatury. Ale nikt tego nie czytał. Proszę o link. Ogólnie rzecz biorąc, twoje poglądy na fizykę są bardzo osobliwe. Nigdy nie słyszałem o „elektromagnetycznej ekspansji ciała odniesienia”.

Jurij Kuzniecow , 12.12.2012 12:32

Zaproponowano hipotezę, że jest to praca rezonansu międzycząsteczkowego i generowanego przez niego przyciągania ponderomotorycznego między cząsteczkami. W zimnej wodzie cząsteczki poruszają się i wibrują losowo, z różnymi częstotliwościami. Gdy woda jest podgrzewana, wraz ze wzrostem częstotliwości oscylacji ich zakres zawęża się (zmniejsza się różnica częstotliwości od ciekłej gorącej wody do punktu parowania), częstotliwości oscylacji cząsteczek zbliżają się do siebie, w wyniku czego następuje rezonans między cząsteczkami. Po schłodzeniu rezonans ten jest częściowo zachowany, nie wygasa natychmiast. Spróbuj nacisnąć jedną z dwóch strun gitarowych, które są w rezonansie. Teraz puść – struna znów zacznie wibrować, rezonans przywróci jej wibracje. Tak więc w zamarzniętej wodzie zewnętrzne chłodzone cząsteczki próbują stracić amplitudę i częstotliwość drgań, ale „ciepłe” cząsteczki wewnątrz naczynia „cofają” drgania, działają jak wibratory, a zewnętrzne działają jak rezonatory. To między wibratorami a rezonatorami powstaje przyciąganie ponderomotoryczne*. Kiedy siła ponderomotoryczna staje się więcej mocy, wywołana energią kinetyczną cząsteczek (które nie tylko wibrują, ale także poruszają się liniowo), następuje przyspieszona krystalizacja – „Efekt Mpemby”. Połączenie ponderomotoryczne jest bardzo niestabilne, efekt Mpemby silnie zależy od wszystkich czynników towarzyszących: objętości zamarzniętej wody, charakteru jej ogrzewania, warunków zamarzania, temperatury, konwekcji, warunków wymiany ciepła, nasycenia gazem, wibracji agregat chłodniczy, wentylacja, zanieczyszczenia, parowanie itp. Być może nawet od oświetlenia ... Dlatego efekt ma wiele wyjaśnień i czasami jest trudny do odtworzenia. Z tego samego „rezonansowego” powodu gotowana woda wrze szybciej niż surowa - rezonans przez pewien czas po zagotowaniu zachowuje intensywność drgań cząsteczek wody (strata energii podczas chłodzenia wynika głównie z utraty energii kinetycznej ruchu liniowego cząsteczek). Przy intensywnym ogrzewaniu molekuły wibratora zmieniają role z molekułami rezonatora w porównaniu z zamrażaniem - częstotliwość wibratorów jest mniejsza niż częstotliwość rezonatorów, co oznacza, że ​​nie ma przyciągania między molekułami, ale odpychanie, które przyspiesza przejście do innego stan skupienia(para).

Wład, 11.12.2012 03:42

Złamał mi mózg...

Anton , 04.02.2013 02:02

1. Czy ta ponderomotoryczna atrakcja naprawdę jest tak duża, że ​​wpływa na proces wymiany ciepła? 2. Czy to oznacza, że ​​gdy wszystkie ciała zostaną podgrzane do określonej temperatury, ich cząsteczki strukturalne wchodzą w rezonans? 3. Dlaczego ten rezonans znika po ochłodzeniu? 4. Czy to twoje przypuszczenie? Jeśli istnieje źródło, proszę wskazać. 5. Zgodnie z tą teorią kształt naczynia będzie odgrywał ważną rolę, a jeśli jest cienki i płaski, to różnica w czasie zamrażania nie będzie duża, tj. możesz to sprawdzić.

Gudrat , 11.03.2013 10:12 | METAK

Zimna woda już zawiera atomy azotu, a odległości między cząsteczkami wody są bliższe niż w gorącej wodzie. Czyli wniosek: gorąca woda szybciej pochłania atomy azotu, a jednocześnie szybko zamarza niż zimna woda - jest to porównywalne z twardnieniem żelaza, ponieważ gorąca woda zamienia się w lód, a gorące żelazo twardnieje po szybkim ochłodzeniu!

Włodzimierz , 13.03.2013 06:50

a może to: gęstość gorącej wody i lodu jest mniejsza niż gęstość zimnej wody, a więc woda nie musi zmieniać swojej gęstości, tracąc na tym trochę czasu i zamarza.

Aleksiej Miszniew , 21.03.2013 11:50

Zanim zaczniemy mówić o rezonansach, przyciąganiu i drganiach cząstek, trzeba zrozumieć i odpowiedzieć na pytanie: Jakie siły powodują drgania cząstek? Ponieważ bez energia kinetyczna, nie można skompresować. Bez kompresji nie może być ekspansji. Bez ekspansji nie może być energii kinetycznej! Kiedy zaczynasz mówić o rezonansie strun, najpierw starałeś się sprawić, by jedna z tych strun zaczęła wibrować! Mówiąc o przyciąganiu, musisz przede wszystkim wskazać siłę, która sprawia, że ​​te ciała się przyciągają! Twierdzę, że wszystkie ciała są ściśnięte energia elektromagnetyczna atmosfery i który ściska wszystkie ciała, substancje i cząstki elementarne z siłą 1,33 kg. nie na cm2, ale na cząstkę elementarną.Ponieważ ciśnienie atmosfery nie może być selektywne!Nie myl go z wielkością siły!

Dodik , 31.05.2013 02:59

Wydaje mi się, że zapomniałeś o jednej prawdzie - "Nauka zaczyna się tam, gdzie zaczynają się pomiary". Jaka jest temperatura „gorącej” wody? Jaka jest temperatura „zimnej” wody? Artykuł nie mówi o tym ani słowa. Z tego możemy wywnioskować - cały artykuł to bzdura!

Grigorij, 06.04.2013 12:17

Dodik, zanim nazwiesz artykuł bzdurą, trzeba pomyśleć, żeby choć trochę się nauczyć. I nie tylko mierzyć.

Dmitrij , 24.12.2013 10:57

Cząsteczki gorącej wody poruszają się szybciej niż w zimnej wodzie, dzięki temu mają bliższy kontakt z otoczeniem, zdają się pochłaniać całe zimno, szybko zwalniając.

Iwan, 10.01.2014 05:53

Zaskakujące jest, że taki anonimowy artykuł pojawił się na tej stronie. Artykuł jest całkowicie nienaukowy. Zarówno autor, jak i rywalizujący ze sobą komentatorzy, wyruszają w poszukiwaniu wyjaśnienia zjawiska, nie zadając sobie trudu, aby dowiedzieć się, czy w ogóle zjawisko to jest obserwowane, a jeśli tak, to w jakich warunkach. Co więcej, nie ma nawet zgody co do tego, co faktycznie obserwujemy! Autor upiera się więc przy potrzebie wyjaśnienia efektu szybkiego zamrażania gorących lodów, choć z całego tekstu (i słów „efekt został odkryty w eksperymentach z lodami”) wynika, że ​​on sam podobne doświadczenia nie włożył. Z wymienionych w artykule wariantów „wyjaśnienia” zjawiska widać, że opisane są zupełnie inne eksperymenty, zawarte w różne warunki z różnymi roztworami wodnymi. Zarówno istota wyjaśnień, jak i zawarty w nich tryb łączący sugerują, że nie przeprowadzono nawet elementarnej weryfikacji wyrażonych idei. Ktoś przypadkowo usłyszał ciekawą historię i od niechcenia wyraził swój spekulacyjny wniosek. Przepraszam, ale to nie jest fizyczne Badania naukowe i rozmowa w palarni.

Iwan , 01.10.2014 06:10

Odnośnie uwag w artykule na temat napełniania rolek zbiornikami gorącej wody i zimnej spryskiwacza. Z punktu widzenia wszystko jest proste fizyka elementarna. Lodowisko jest wypełnione gorącą wodą tylko dlatego, że zamarza wolniej. Lodowisko musi być równe i gładkie. Spróbuj napełnić go zimną wodą - dostaniesz uderzeń i "napływów", ponieważ. woda _szybko_ zamarznie bez czasu na rozprowadzenie się w jednolitej warstwie. A gorący będzie miał czas na rozłożenie się równą warstwą i stopi istniejące nierówności lodu i śniegu. Z myjką też nie jest to trudne: nie ma sensu wylewać czystą wodę w mrozie - zamarza na szkle (nawet gorącym); a gorący płyn niezamarzający może spowodować pękanie zimnego szkła, a dodatkowo szkło będzie miało podniesiona temperatura zamrażanie na skutek przyspieszonego parowania alkoholi w drodze do szyby (z zasadą działania) nadal bimber wszyscy są znajomi? - alkohol odparowuje, woda pozostaje).

Iwan , 01.10.2014 06:34

Ale w rzeczywistości to zjawisko głupie jest pytać, dlaczego dwa różne eksperymenty w różnych warunkach przebiegają inaczej. Jeśli eksperyment jest zorganizowany czysto, musisz wziąć ciepłą i zimną wodę tego samego skład chemiczny- weź wstępnie schłodzoną wrzącą wodę z tego samego czajnika. Wlej do identycznych naczyń (na przykład cienkościennych szklanek). Kładziemy nie na śniegu, ale na tym samym, nawet suchym podłożu, na przykład drewniany stół. I to nie w mikrozamrażarce, ale w wystarczająco obszernym termostacie - kilka lat temu przeprowadziłem eksperyment na wsi, kiedy na zewnątrz panowała stabilna mroźna pogoda, około -25C. Woda krystalizuje w określonej temperaturze po uwolnieniu ciepła krystalizacji. Hipoteza sprowadza się do stwierdzenia, że ​​gorąca woda stygnie szybciej (to prawda, zgodnie z fizyką klasyczną szybkość wymiany ciepła jest proporcjonalna do różnicy temperatur), ale zachowuje zwiększona prędkość chłodzenie nawet wtedy, gdy jego temperatura jest równa temperaturze zimnej wody. Pytanie brzmi, czym różni się woda, która ostygła do temperatury +20C na zewnątrz, od dokładnie tej samej wody, która ostygła do temperatury +20C godzinę wcześniej, ale w pomieszczeniu? Fizyka klasyczna (nawiasem mówiąc, oparta nie na paplaninie w palarni, ale na setkach tysięcy i milionach eksperymentów) mówi: tak, nic, dalsza dynamika chłodzenia będzie taka sama (tylko wrząca woda osiągnie później punkt +20 ). A eksperyment pokazuje to samo: kiedy w szklance początkowo zimnej wody jest już twarda skorupa lodu, gorąca woda nawet nie pomyślała o zamarznięciu. PS Do komentarzy Jurija Kuzniecowa. Obecność określonego efektu można uznać za ustaloną, gdy opisane są warunki jego wystąpienia i jest on stabilnie odtwarzany. A kiedy mamy niezrozumiałe eksperymenty z nieznanymi warunkami, przedwczesne jest budowanie teorii ich wyjaśnienia, a to nic nie daje z naukowego punktu widzenia. PS. Cóż, nie da się przeczytać komentarzy Aleksieja Miszniewa bez łez emocji - człowiek żyje w jakimś fikcyjnym świecie, który nie ma nic wspólnego z fizyką i prawdziwymi eksperymentami.

Grigorij, 13.01.2014 10:58

Ivan, rozumiem, że odrzucasz efekt Mpemby? Nie istnieje, jak pokazują twoje eksperymenty? Dlaczego jest tak sławny w fizyce i dlaczego wielu próbuje to wyjaśnić?

Iwan , 14.02.2014 01:51

Dzień dobry, Gregory! Istnieje efekt nieczysto zainscenizowanego eksperymentu. Ale, jak rozumiesz, nie jest to powód do szukania nowych wzorców w fizyce, ale powód do doskonalenia umiejętności eksperymentatora. Jak już zauważyłem w komentarzach, we wszystkich wspomnianych próbach wyjaśnienia „efektu Mpemby” badacze nie potrafią nawet jednoznacznie wyartykułować, co dokładnie i w jakich warunkach mierzą. I chcesz powiedzieć, że to są fizycy eksperymentalni? Nie rozśmieszaj mnie. Efekt znany jest nie w fizyce, ale w pseudonaukowych dyskusjach na różnych forach i blogach, jakimi jest teraz morze. Jako realny efekt fizyczny (w sensie jako konsekwencja jakichś nowych praw fizycznych, a nie jako konsekwencja błędnej interpretacji czy po prostu mitu) postrzegają go ludzie, którzy są dalecy od fizyki. Nie ma więc powodu, aby mówić jako pojedynczy efekt fizyczny o wynikach różnych eksperymentów przeprowadzonych w zupełnie innych warunkach.

Paweł, 18.02.2014 09:59

hmm, chłopaki... artykuł do "Speed ​​Info"... Bez obrazy... ;) Ivan ma rację we wszystkim...

Grzegorz, 19.02.2014 12:50

Ivan, zgadzam się, że jest teraz wiele pseudonaukowych stron publikujących niezweryfikowane, sensacyjne materiały.? W końcu efekt Mpemby wciąż jest badany. Ponadto prowadzą badania naukowcy z uniwersytetów. Na przykład w 2013 roku efekt ten był badany przez grupę z Uniwersytetu Technologicznego w Singapurze. Spójrz na link http://arxiv.org/abs/1310.6514. Uważają, że znaleźli wyjaśnienie tego efektu. Nie będę pisał szczegółowo o istocie odkrycia, ale ich zdaniem efekt związany jest z różnicą energii zmagazynowanych w wiązaniach wodorowych.

Moiseeva N.P. , 19.02.2014 03:04

Dla wszystkich zainteresowanych badaniami nad efektem Mpemby uzupełniłem nieco materiał artykułu i udostępniłem linki, w których można zapoznać się z najnowszymi wynikami (patrz tekst). Dzięki za komentarze.

Ildar , 24.02.2014 04:12 | nie ma sensu wymieniać wszystkiego

Jeśli ten efekt Mpemby rzeczywiście ma miejsce, to wyjaśnienia należy szukać, jak sądzę, w molekularnej strukturze wody. Woda (jak dowiedziałem się z literatury popularnonaukowej) istnieje nie jako pojedyncze cząsteczki H2O, ale jako skupiska kilku (nawet kilkudziesięciu) cząsteczek. Wraz ze wzrostem temperatury wody wzrasta prędkość ruchu molekuł, klastry rozpadają się nawzajem, a wiązania walencyjne molekuł nie mają czasu na składanie dużych klastrów. Formowanie klastrów zajmuje trochę więcej czasu niż spowolnienie prędkości cząsteczek. A ponieważ gromady są mniejsze, tworzenie sieci krystalicznej jest szybsze. W zimnej wodzie najwyraźniej duże, dość stabilne skupiska zapobiegają tworzeniu się sieci, ich zniszczenie zajmuje trochę czasu. Sam widziałem w telewizji ciekawy efekt, gdy zimna woda stojąca spokojnie w słoiku pozostawała płynna przez kilka godzin na mrozie. Ale jak tylko słoik został podniesiony, to znaczy lekko przeniesiony ze swojego miejsca, woda w słoiku natychmiast skrystalizowała się, stała się nieprzezroczysta i słoik pękł. Otóż ​​ksiądz, który wykazał ten efekt, tłumaczył to faktem, że woda była konsekrowana. Przy okazji okazuje się, że woda bardzo zmienia swoją lepkość w zależności od temperatury. My, jako duże stworzenia, tego nie zauważamy, ale na poziomie małych (mm i mniej) skorupiaków, a tym bardziej bakterii, lepkość wody jest bardzo istotnym czynnikiem. Myślę, że ta lepkość wynika również z wielkości skupisk wody.

SZARY , 15.03.2014 05:30

wszystko, co widzimy wokół, jest cechami powierzchownymi (właściwościami), więc za energię bierzemy tylko to, co możemy zmierzyć lub w jakikolwiek sposób udowodnić istnienie, w przeciwnym razie jest to ślepy zaułek. Zjawisko to, efekt Mpemby, można wyjaśnić jedynie prostą teorią wolumetryczną, która połączy wszystkie modele fizyczne w jedną strukturę interakcji. właściwie to proste

Nikita, 06.06.2014 04:27 | samochód

ale jak sprawić, by woda pozostała zimna i nie była ciepła, kiedy jedziesz samochodem!

aleksiej, 03.10.2014 01:09

A oto kolejne „odkrycie”, w drodze. Woda w plastikowa butelka zamarza znacznie szybciej z otwartym korkiem. Dla zabawy wielokrotnie eksperymentowałem przy silnym mrozie. Efekt jest oczywisty. Witajcie teoretycy!

Eugeniusz , 27.12.2014 08:40

Zasada działania chłodnicy wyparnej. Bierzemy dwie hermetycznie zamknięte butelki z zimną i gorącą wodą. Wkładamy to na zimno. Zimna woda zamarza szybciej. Teraz bierzemy te same butelki z zimną i gorącą wodą, otwieramy je i wkładamy na zimno. Gorąca woda zamarznie szybciej niż zimna woda. Jeśli weźmiemy dwie umywalki z zimną i gorącą wodą, to gorąca woda zamarznie znacznie szybciej. Wynika to z faktu, że zwiększamy kontakt z atmosferą. Im intensywniejsze parowanie, tym szybszy spadek temperatury. Tutaj należy wspomnieć o czynniku wilgotności. Im niższa wilgotność, tym silniejsze parowanie i silniejsze chłodzenie.

szary TOMSK, 03.01.2015 10:55

SZARY, 15.03.2014 05:30 - ciąg dalszy To, co wiesz o temperaturze to nie wszystko. Jest coś jeszcze. Jeśli poprawnie skomponujesz fizyczny model temperatury, stanie się on kluczem do opisania procesów energetycznych od dyfuzji, topnienia i krystalizacji do takich skal, jak wzrost temperatury ze wzrostem ciśnienia, wzrost ciśnienia ze wzrostem temperatury. Nawet fizyczny model energii słonecznej stanie się jasny z powyższego. Jestem w zimie. . wczesną wiosną 2001 roku, po zapoznaniu się z modelami temperatury, opracowałem ogólny model temperatury. Po kilku miesiącach przypomniałem sobie paradoks temperatury, a potem zdałem sobie sprawę… że mój model temperatury również opisuje paradoks Mpemby. To było w maju - czerwcu 2013 roku. Spóźniony rok, ale tak będzie najlepiej. Mój model fizyczny to stopklatka i można go przewijać zarówno do przodu, jak i do tyłu, i ma zdolności motoryczne działania, tej samej aktywności, w której wszystko się porusza. Mam 8 klas szkolnych i 2 lata studiów z powtórką tematu. Minęło 20 lat. Nie mogę więc przypisywać żadnych fizycznych modeli znanych naukowców, ani formuł. Tak mi przykro.

Andrzej , 08.11.2015 08:52

Ogólnie mam pomysł, dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna. A w moich wyjaśnieniach wszystko jest bardzo proste, jeśli jesteś zainteresowany, napisz do mnie e-mail: [e-mail chroniony]

Andrzej , 08.11.2015 08:58

Przepraszam, że podałem niewłaściwą skrzynka pocztowa oto poprawny e-mail: [e-mail chroniony]

Wiktor , 12.12.2015 10:37

Wydaje mi się, że wszystko jest prostsze, śnieg pada z nami, odparowuje gaz, schładza więc może w mrozie stygnie szybciej gorąco bo odparowuje i od razu krystalizuje daleko od wznoszenia, a woda w stanie gazowym stygnie szybciej niż w płynie )

Bekzhan , 28.01.2016 09:18

Nawet gdyby ktoś ujawnił te prawa świata, które są związane z tym efektem, nie napisałby tutaj.Z mojego punktu widzenia nie byłoby logiczne ujawnianie swoich tajemnic internautom, skoro może je opublikować na słynnym portalu czasopisma naukowe i udowodnij to osobiście przed ludźmi.Więc co tu będzie napisane o tym efekcie, cała ta większość nie jest logiczna.)))

Alex , 22.02.2016 12:48

Cześć Eksperymentatorzy Masz rację mówiąc, że nauka zaczyna się tam, gdzie... nie pomiary, ale obliczenia. „Eksperyment” - odwieczny i nieodzowny argument dla osób pozbawionych wyobraźni i myślenia liniowego Obraża wszystkich, teraz w przypadku E \u003d mc2 - czy wszyscy pamiętają? Prędkość cząsteczek wylatujących z zimnej wody do atmosfery decyduje o ilości energii, jaką wyprowadzają z wody (chłodzenie - strata energii) Prędkość cząsteczek z gorącej wody jest znacznie większa, a energia odprowadzana do kwadratu (szybkość chłodzenia pozostała masa wody) To wszystko, jeśli wyjdziesz z „eksperymentów” i pamiętasz Podstawy Nauki

Włodzimierz , 25.04.2016 10:53 | Meteo

W tamtych czasach, gdy płyn niezamarzający był rzadkością, woda z układu chłodzenia samochodów w nieogrzewanym garażu floty samochodowej była spuszczana po dniu roboczym, aby nie odmrozić bloku cylindrów lub chłodnicy - czasami oba razem. Rano wylano ciepłą wodę. Przy silnym mrozie silniki uruchamiały się bez problemów. Jakoś z braku ciepłej wody wylano wodę z kranu. Woda natychmiast zamarzła. Eksperyment był kosztowny - dokładnie tyle, ile kosztuje zakup i wymiana bloku cylindrów i chłodnicy samochodu ZIL-131. Kto nie wierzy, niech sprawdzi. a Mpemba eksperymentował z lodami. W lodach krystalizacja przebiega inaczej niż w wodzie. Spróbuj odgryźć kawałek lodów i kawałek lodu zębami. Najprawdopodobniej nie zamarzł, ale zgęstniał w wyniku ochłodzenia. A świeża woda, czy to gorąca czy zimna, zamarza w temperaturze 0*C. Zimna woda - szybko gorący czas potrzebne do chłodzenia.

Wędrowiec , 06.05.2016 12:54 | do Aleksego

"c" - prędkość światła w próżni E=mc^2 - wzór wyrażający równoważność masy i energii

Albert , 27.07.2016 08:22

Po pierwsze, analogia z ciała stałe(nie ma procesu parowania). Ostatnio lutowana miedź rury wodne. Proces odbywa się przez ogrzewanie palnik gazowy do temperatury topnienia lutowia. Czas nagrzewania jednego złącza ze złączką wynosi około jednej minuty. Przylutowałem jedno złącze ze złączką i po kilku minutach zorientowałem się, że źle go przylutowałem. Trochę zajęło przewijanie rury w złączce. Zacząłem ponownie podgrzewać fugę palnikiem i, o dziwo, rozgrzanie fugi do temperatury topnienia zajęło mi o dziwo 3-4 minuty. Jak to!? W końcu rura jest wciąż gorąca i wydawałoby się, że do jej ogrzania do temperatury topnienia potrzeba znacznie mniej energii, ale wszystko okazało się odwrotne. Chodzi o przewodność cieplną, która jest znacznie wyższa dla już nagrzanej rury i granica między nagrzanym a zimna rura w ciągu dwóch minut udało jej się oddalić od skrzyżowania. Teraz o wodzie. Będziemy pracować z koncepcjami gorącego i półogrzewanego statku. W naczyniu gorącym tworzy się wąska granica temperaturowa pomiędzy gorącymi, wysoce ruchliwymi cząsteczkami a wolno poruszającymi się, zimnymi, która przemieszcza się stosunkowo szybko z obrzeża do środka, ponieważ na tej granicy szybkie cząstki szybko oddają swoją energię (chłodne ) przez cząstki po drugiej stronie granicy. Ponieważ objętość zewnętrznych zimnych cząstek jest większa niż szybkich cząstek, co daje ich energia cieplna, nie może znacząco rozgrzać zewnętrznych zimnych cząstek. Dlatego proces schładzania gorącej wody zachodzi stosunkowo szybko. Natomiast woda częściowo podgrzana ma znacznie mniejszą przewodność cieplną, a szerokość granicy między cząstkami częściowo podgrzanymi i zimnymi jest znacznie szersza. Przemieszczenie do środka tak szerokiej granicy następuje znacznie wolniej niż w przypadku gorącego naczynia. W rezultacie gorące naczynie chłodzi się szybciej niż ciepłe. Myślę, że konieczne jest śledzenie dynamiki procesu chłodzenia wody o różnych temperaturach poprzez umieszczenie kilku czujników temperatury od środka do krawędzi naczynia.

Maks. , 19.11.2016 05:07

Zostało to sprawdzone: na Jamale w mrozie zamarza fajka z gorącą wodą i trzeba ją podgrzać, ale nie zimną!

Artem, 09.12.2016 01:25

To trudne, ale myślę, że zimna woda jest gęstsza niż gorąca, nawet lepsza niż przegotowana, a potem następuje przyspieszenie chłodzenia, tj. gorąca woda osiąga zimną temperaturę i ją wyprzedza, a jeśli weźmiesz pod uwagę fakt, że gorąca woda zamarza od dołu, a nie od góry, jak napisano powyżej, to bardzo przyspiesza ten proces!

Aleksander Siergiejew, 21.08.2017 10:52

Nie ma takiego efektu. Niestety. W 2016 roku szczegółowy artykuł na ten temat został opublikowany w Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Z tego widać, że jeśli eksperymenty są prowadzone ostrożnie (jeśli próbki ciepłej i zimnej wody są to samo we wszystkim oprócz temperatury), efekt nie jest obserwowany.

Headlab, 22.08.2017 05:31

Wiktor , 27.10.2017 03:52

"Naprawdę jest." - jeśli szkoła nie rozumiała, czym jest pojemność cieplna i zasada zachowania energii. Łatwo to sprawdzić - do tego potrzebne są: pragnienie, głowa, ręce, woda, lodówka i budzik. A lodowiska, jak piszą eksperci, są zamrożone (wypełnione) zimną wodą, a ciepłą wodą wyrównują pocięty lód. A zimą do zbiornika spryskiwacza trzeba wlać płyn niezamarzający, a nie wodę. Woda i tak zamarznie, a zimna woda zamarznie szybciej.

Irina , 02.01.2018 10:58

Naukowcy na całym świecie zmagają się z tym paradoksem od czasów Arystotelesa, a najmądrzejsi okazali się Wiktor, Zavlab i Siergiejew.

Denis , 02.01.2018 08:51

W artykule wszystko się zgadza. Ale powód jest nieco inny. W procesie wrzenia rozpuszczone w nim powietrze odparowuje z wody, dlatego w miarę ochładzania się wrzącej wody jej gęstość będzie mniejsza niż surowa woda w tej samej temperaturze. Inne powody dla inna przewodność cieplna Z wyjątkiem różnych gęstości, nie.

Headlab, 03.01.2018 08:58 | główne laboratorium

Irina :), "naukowcy z całego świata" nie walczą z tym "paradoksem", dla prawdziwych naukowców ten "paradoks" po prostu nie istnieje - łatwo to zweryfikować w dobrze powtarzalnych warunkach. „Paradoks” pojawił się za sprawą niepowtarzalnych eksperymentów afrykańskiego chłopca Mpemby i został napompowany przez podobnych „naukowców” :)

Efekt mpemby, czyli dlaczego gorąca woda zamarza szybciej niż zimna? Efekt Mpemby (Mpemba Paradox) to paradoks, który mówi, że gorąca woda w pewnych warunkach zamarza szybciej niż woda zimna, chociaż musi przejść temperaturę zimnej wody w procesie zamarzania. Ten paradoks jest faktem doświadczalnym, który przeczy utartym wyobrażeniom, zgodnie z którymi w tych samych warunkach cieplejsze ciało potrzebuje więcej czasu na ochłodzenie się do określonej temperatury niż ciało chłodniejsze na schłodzenie się do tej samej temperatury. Zjawisko to zauważyli wówczas Arystoteles, Francis Bacon i Rene Descartes, ale dopiero w 1963 roku tanzański uczeń Erasto Mpemba odkrył, że gorąca mieszanka lodów zamarza szybciej niż zimna. Jako uczeń liceum Magamba w Tanzanii Erasto Mpemba zrobił praktyczna praca na gotowanie. Musiał zrobić domowe lody - zagotować mleko, rozpuścić w nim cukier, schłodzić do temperatura pokojowa a następnie włóż do lodówki do zamrożenia. Najwyraźniej Mpemba nie był szczególnie pilnym uczniem i zwlekał z pierwszą częścią zadania. Obawiając się, że nie zdąży do końca lekcji, włożył jeszcze gorące mleko do lodówki. Ku jego zaskoczeniu zamarzło nawet wcześniej niż mleko jego towarzyszy, przygotowane według danej technologii. Potem Mpemba eksperymentował nie tylko z mlekiem, ale także ze zwykłą wodą. W każdym razie, będąc już uczniem liceum Mkwawa, poprosił profesora Dennisa Osborne'a z University College w Dar es Salaam (zaproszonego przez dyrektora szkoły o wygłoszenie dla uczniów wykładu z fizyki) o wodę: „Jeśli weźmiesz dwa identyczne pojemniki z równymi objętościami wody tak, aby w jednym z nich woda miała temperaturę 35°C, aw drugim - 100°C i włóż je do zamrażarki, wtedy w drugim woda zamarznie szybciej. Czemu? Osborne zainteresował się tym zagadnieniem i wkrótce w 1969 roku wraz z Mpembą opublikowali wyniki swoich eksperymentów w czasopiśmie „Physics Education”. Od tego czasu efekt, który odkryli, nazywa się efektem Mpemby. Do tej pory nikt nie wie dokładnie, jak wytłumaczyć ten dziwny efekt. Naukowcy nie mają jednej wersji, choć jest ich wiele. Chodzi o różnicę we właściwościach ciepłej i zimnej wody, ale nie jest jeszcze jasne, które właściwości odgrywają w tym przypadku rolę: różnica w przechłodzeniu, parowaniu, tworzeniu się lodu, konwekcji czy wpływie skroplonych gazów na wodę przy różne temperatury. Paradoks efektu Mpemby polega na tym, że czas, w którym ciało schładza się do temperatury otoczenia, musi być proporcjonalny do różnicy temperatur między tym ciałem a otoczeniem. Prawo to zostało ustanowione przez Newtona i od tego czasu wielokrotnie było potwierdzane w praktyce. W tym samym efekcie woda o temperaturze 100°C schładza się do 0°C szybciej niż ta sama ilość wody o temperaturze 35°C. Nie oznacza to jednak jeszcze paradoksu, ponieważ efekt Mpemby można również wyjaśnić w kategoriach znana fizyka. Oto kilka wyjaśnień efektu Mpemby: Parowanie Gorąca woda paruje szybciej z pojemnika, zmniejszając w ten sposób jego objętość, a mniejsza objętość wody o tej samej temperaturze szybciej zamarza. Woda podgrzana do 100 C traci 16% swojej masy po schłodzeniu do 0 C. Efekt parowania jest efektem podwójnym. Po pierwsze, zmniejsza się masa wody potrzebnej do chłodzenia. Po drugie, temperatura spada, ponieważ zmniejsza się ciepło parowania przejścia z fazy wodnej do fazy parowej. Różnica temperatur Z uwagi na to, że różnica temperatur pomiędzy ciepłą wodą a zimnym powietrzem jest większa – stąd wymiana ciepła w tym przypadku jest intensywniejsza, a ciepła woda szybciej stygnie. Dochładzanie Gdy woda jest schładzana poniżej 0 C, nie zawsze zamarza. W pewnych warunkach może ulegać przechłodzeniu, zachowując jednocześnie płynność w temperaturach poniżej punktu zamarzania. W niektórych przypadkach woda może pozostawać w stanie ciekłym nawet w temperaturze -20 C. Powodem tego efektu jest to, że aby zaczęły tworzyć się pierwsze kryształki lodu, potrzebne są centra tworzenia kryształów. Jeśli nie znajdują się w ciekłej wodzie, przechłodzenie będzie kontynuowane, dopóki temperatura nie spadnie na tyle, że kryształy zaczną się spontanicznie tworzyć. Kiedy zaczną formować się w przechłodzonej cieczy, zaczną rosnąć szybciej, tworząc lodową breję, która zamarznie, tworząc lód. Gorąca woda jest najbardziej podatna na hipotermię, ponieważ jej podgrzanie eliminuje rozpuszczone gazy i bąbelki, które z kolei mogą służyć jako ośrodki powstawania kryształków lodu. Dlaczego hipotermia powoduje szybsze zamarzanie gorącej wody? W przypadku zimnej wody, która nie jest przechłodzona, zachodzi co następuje. W tym przypadku cienka warstwa lód utworzy się na powierzchni naczynia. Ta warstwa lodu będzie działać jak izolator między wodą a zimnym powietrzem i zapobiegnie dalszemu parowaniu. Szybkość tworzenia kryształków lodu w tym przypadku będzie mniejsza. W przypadku gorącej wody poddawanej przechłodzeniu, przechłodzona woda nie posiada ochronnej warstwy powierzchniowej lodu. W związku z tym znacznie szybciej traci ciepło przez otwartą górę. Gdy proces przechłodzenia się kończy, a woda zamarza, znacznie więcej ciepła jest tracone, a zatem powstaje więcej lodu. Wielu badaczy tego efektu uważa hipotermię za główny czynnik w przypadku efektu Mpemby. Konwekcja Zimna woda zaczyna zamarzać od góry, pogarszając tym samym procesy promieniowania i konwekcji ciepła, a co za tym idzie utratę ciepła, natomiast woda gorąca zaczyna zamarzać od dołu. Efekt ten tłumaczy się anomalią gęstości wody. Woda ma maksymalną gęstość w temperaturze 4 C. Jeśli schłodzisz wodę do 4 C i umieścisz ją w niższej temperaturze, warstwa powierzchniowa wody zamarznie szybciej. Ponieważ woda ta jest mniej gęsta niż woda o temperaturze 4°C, pozostanie na powierzchni, tworząc cienką zimną warstwę. W tych warunkach na powierzchni wody na krótko utworzy się cienka warstwa lodu, ale ta warstwa lodu będzie służyła jako izolator, chroniąc dolne warstwy wody, która pozostanie w temperaturze 4 C. W związku z tym dalszy proces chłodzenie będzie wolniejsze. W przypadku ciepłej wody sytuacja jest zupełnie inna. Warstwa powierzchniowa woda ostygnie szybciej z powodu parowania i większej różnicy temperatur. Ponadto warstwy zimnej wody są gęstsze niż warstwy gorącej wody, więc warstwa zimnej wody opada, podnosząc warstwę. ciepła woda na powierzchnię. Ta cyrkulacja wody zapewnia szybki spadek temperatury. Ale dlaczego ten proces nie osiąga punktu równowagi? Aby wyjaśnić efekt Mpemby z tego punktu widzenia konwekcji, należałoby założyć, że warstwy zimnej i gorącej wody są rozdzielone, a sam proces konwekcji trwa po Średnia temperatura woda spadnie poniżej 4 C. Nie ma jednak danych eksperymentalnych, które potwierdziłyby tę hipotezę, że warstwy zimnej i gorącej wody rozdzielają się w procesie konwekcji. Gazy rozpuszczone w wodzie Woda zawsze zawiera rozpuszczone w niej gazy - tlen i dwutlenek węgla. Gazy te mają zdolność obniżania temperatury zamarzania wody. Gdy woda jest podgrzewana, gazy te są uwalniane z wody, ponieważ ich rozpuszczalność w wodzie przy wysoka temperatura poniżej. Dlatego, gdy gorąca woda jest schładzana, zawsze jest w niej mniej rozpuszczonych gazów niż w nieogrzewanej zimnej wodzie. Dlatego temperatura zamarzania podgrzanej wody jest wyższa i szybciej zamarza. Ten czynnik jest czasami uważany za główny w wyjaśnianiu efektu Mpemby, chociaż brak jest danych eksperymentalnych potwierdzających ten fakt. Przewodność cieplna Ten mechanizm może grać zasadnicza rola gdy woda jest umieszczona w zamrażarce komora lodówki w małych pojemnikach. W tych warunkach zaobserwowano, że pojemnik z gorącą wodą topi pod sobą lód zamrażarki, poprawiając w ten sposób kontakt termiczny ze ścianką zamrażarki i przewodność cieplną. Dzięki temu ciepło jest szybciej odprowadzane z zasobnika ciepłej wody niż z zimnego. Z kolei pojemnik z zimną wodą nie topi pod nim śniegu. Wszystkie te (jak i inne) warunki były badane w wielu eksperymentach, jednak nie uzyskano jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, które z nich zapewniają 100% odtworzenie efektu Mpemby. Na przykład w 1995 roku niemiecki fizyk David Auerbach badał wpływ przechłodzenia wody na ten efekt. Odkrył, że gorąca woda, osiągając stan przechłodzony, zamarza w wyższej temperaturze niż woda zimna, a zatem szybciej niż ta ostatnia. Ale zimna woda osiąga stan przechłodzony szybciej niż woda gorąca, kompensując w ten sposób poprzednie opóźnienie. Ponadto wyniki Auerbacha zaprzeczały wcześniejszym danym, że gorąca woda jest w stanie osiągnąć większe przechłodzenie dzięki mniejszej liczbie centrów krystalizacji. Gdy woda jest podgrzewana, rozpuszczone w niej gazy są usuwane z niej, a gdy jest gotowana, niektóre rozpuszczone w niej sole wytrącają się. Jak dotąd można stwierdzić tylko jedno - odtworzenie tego efektu zależy zasadniczo od warunków, w jakich przeprowadza się eksperyment. Właśnie dlatego, że nie zawsze jest reprodukowany. O. V. Mosin

Woda- substancja dość prosta z chemicznego punktu widzenia, ma jednak szereg niezwykłych właściwości, które nigdy nie przestają zadziwiać naukowców. Poniżej kilka faktów, o których niewiele osób wie.

1. Która woda zamarza szybciej - zimna czy gorąca?

Weź dwa pojemniki z wodą: wlej gorącą wodę do jednego, a zimną do drugiego i umieść je w zamrażarce. Gorąca woda zamarznie szybciej niż zimna, chociaż logicznie rzecz biorąc, zimna woda powinna najpierw zamienić się w lód: w końcu gorąca woda musi najpierw schłodzić się do zimnej temperatury, a potem zamienić się w lód, podczas gdy zimna woda nie musi stygnąć. Dlaczego to się dzieje?

W 1963 roku student z Tanzanii Erasto B. Mpemba podczas zamrażania przygotowanej mieszanki lodów zauważył, że gorąca mieszanka krzepnie szybciej w zamrażarce niż zimna. Kiedy młody człowiek podzielił się swoim odkryciem z nauczycielem fizyki, tylko się z niego śmiał. Na szczęście uczeń był wytrwały i przekonał nauczyciela do przeprowadzenia eksperymentu, który potwierdził jego odkrycie: w pewnych warunkach gorąca woda naprawdę zamarza szybciej niż zimna.

Teraz to zjawisko zamarzania gorącej wody szybciej niż zimnej wody nazywa się „ Efekt Mpemby”. To prawda, na długo przed nim tę wyjątkową właściwość wody zauważyli Arystoteles, Francis Bacon i Kartezjusz.

Naukowcy nie do końca rozumieją naturę tego zjawiska, tłumacząc je albo różnicą w hipotermii, parowaniu, tworzeniu się lodu, konwekcji, albo wpływem skroplonych gazów na gorącą i zimną wodę.

2. Jest w stanie natychmiast zamarznąć

Wszyscy to wiedzą woda po schłodzeniu do 0 °C zawsze zamienia się w lód ... z wyjątkiem niektórych przypadków! Takim przypadkiem jest na przykład przechłodzenie, które jest właściwością bardzo czystej wody, która pozostaje płynna nawet po schłodzeniu poniżej zera. Zjawisko to staje się możliwe dzięki temu, że środowisko nie zawiera centrów krystalizacji ani jąder, które mogłyby wywołać powstawanie kryształków lodu. Dzięki temu woda pozostaje w postaci płynnej nawet po schłodzeniu do temperatur poniżej zera stopni Celsjusza.

proces krystalizacji mogą być sprowokowane np. przez pęcherzyki gazu, zanieczyszczenia (zanieczyszczenia), nierówną powierzchnię pojemnika. Bez nich woda pozostanie w stanie płynnym. Gdy rozpocznie się proces krystalizacji, możesz obserwować, jak super schłodzona woda natychmiast zamienia się w lód.

Należy pamiętać, że „przegrzana” woda również pozostaje płynna, nawet gdy jest podgrzewana powyżej temperatury wrzenia.

3. 19 stanów wody

Bez wahania podaj ile różnych stanów ma woda? Jeśli odpowiedziałeś na trzy: stały, płynny, gazowy, to się mylisz. Naukowcy rozróżniają co najmniej 5 różnych stanów wody w postaci płynnej i 14 stanów w postaci zamrożonej.

Pamiętasz rozmowę o super schłodzonej wodzie? Tak więc bez względu na to, co robisz, w temperaturze -38 ° C nawet najczystsza super schłodzona woda nagle zamieni się w lód. Co się dzieje, gdy temperatura dalej spada? W temperaturze -120°C z wodą zaczyna się dziać coś dziwnego: staje się bardzo lepka lub lepka, jak melasa, a w temperaturze poniżej -135°C zamienia się w wodę "szklistą" lub "szklistą" - stałą substancję, która brak struktury krystalicznej.

4. Woda zaskakuje fizyków

Na poziomie molekularnym woda jest jeszcze bardziej zaskakująca. W 1995 roku naukowcy przeprowadzili eksperyment z rozpraszaniem neutronów, który dał nieoczekiwany wynik: fizycy odkryli, że neutrony skierowane na cząsteczki wody „widzą” 25% mniej protonów wodoru niż oczekiwano.

Okazało się, że z prędkością jednej attosekundy (10 -18 sekund) zachodzi niezwykły efekt kwantowy, a wzór chemiczny wody zamiast H2O, staje się H1.5O!

5. Pamięć wody

Alternatywa dla oficjalnej medycyny homeopatia twierdzi, że rozcieńczony roztwór leku może mieć działanie terapeutyczne na organizm, nawet jeśli współczynnik rozcieńczenia jest tak duży, że w roztworze nie pozostaje nic poza cząsteczkami wody. Zwolennicy homeopatii wyjaśniają ten paradoks pojęciem zwanym „ pamięć wody”, zgodnie z którym woda na poziomie molekularnym ma „pamięć” raz rozpuszczonej w niej substancji i zachowuje właściwości roztworu o początkowym stężeniu po tym, jak nie pozostaje w niej ani jedna cząsteczka składnika.

Międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez profesor Madeleine Ennis z Queen's University w Belfaście, który skrytykował zasady homeopatii, przeprowadził w 2002 roku eksperyment, aby raz na zawsze obalić tę koncepcję. Wynik był odwrotny. Następnie naukowcy powiedzieli, że udało im się udowodnić prawdziwość efektu ” pamięć wody”. Eksperymenty prowadzone pod okiem niezależnych ekspertów nie przyniosły jednak rezultatów. Spory o istnienie zjawiska” pamięć wody" kontyntynuj.

Woda ma wiele innych niezwykłych właściwości, których nie omówiliśmy w tym artykule. Na przykład gęstość wody zmienia się wraz z temperaturą (gęstość lodu jest mniejsza niż wody); woda jest dość duża napięcie powierzchniowe; w stanie ciekłym woda jest złożoną i dynamicznie zmieniającą się siecią klastrów wodnych i to właśnie zachowanie klastrów wpływa na strukturę wody itp.

O tych i wielu innych nieoczekiwanych funkcjach woda można przeczytać w artykule Anomalne właściwości wody”, którego autorem jest Martin Chaplin, profesor Uniwersytetu Londyńskiego.